藪内 直明 (ヤブウチ ナオアキ)

YABUUCHI Naoaki

所属組織

大学院工学研究院 機能の創生部門

職名

教授

研究キーワード

エネルギー、固体化学、電池

メールアドレス

メールアドレス

ホームページ

http://www.yabuuchi-lab.ynu.ac.jp/

関連SDGs




学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(工学) - 大阪市立大学

  • 修士(工学) - 大阪市立大学

学内所属歴 【 表示 / 非表示

  • 2018年4月
    -
    現在

    専任   横浜国立大学   大学院工学研究院   機能の創生部門   教授  

  • 2018年4月
    -
    現在

    併任   横浜国立大学   大学院理工学府   化学・生命系理工学専攻   教授  

  • 2018年4月
    -
    現在

    併任   横浜国立大学   理工学部   化学・生命系学科   教授  

  • 2018年4月
    -
    現在

    併任   横浜国立大学   大学院工学府   機能発現工学専攻   教授  

学外略歴 【 表示 / 非表示

  • 2014年4月
    -
    2018年3月

      東京電機大学   准教授

  • 2011年4月
    -
    2013年3月

      東京理科大学   講師

  • 2010年4月
    -
    2011年3月

      東京理科大学   助教

  • 2006年10月
    -
    2008年9月

      Massachusetts Institute of Technology   PostdoctoralAssociate

 

著書 【 表示 / 非表示

  • 月刊機能材料2022年7月号 特集ナトリウムイオン二次電池用部材の開発動向

    藪内直明( 担当: 単著 ,  範囲: ナトリウムイオン電池用層状檀家物電極材料の研究)

    CMC出版  2022年7月 

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    担当ページ:15-22   記述言語:日本語 著書種別:学術書

  • Transition Metal Oxides for Electrochemical Energy Storage

    Naoaki Yabuuchi( 担当: 単著 ,  範囲: Chapter 6 “Anionic Redox Reaction in Li -Excess High-Capacity Transition-Metal Oxides”)

    Wiley‐VCH GmbH  2022年4月 

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    担当ページ:121-144   記述言語:英語 著書種別:学術書

  • モビリティ用電池の化学

    藪内直明(日本化学会 編集)( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 次世代高エネルギー密度正極材料(第Ⅱ部、5章))

    化学同人  2022年3月  ( ISBN:9784759814040

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    総ページ数:200   記述言語:日本語 著書種別:学術書

  • ナトリウムイオン電池用層状酸化物の研究開発

    藪内直明( 担当: 共著)

    AndTech  2021年4月 

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

  • 理工系のための一般化学

    鈴木 隆之, 石丸 臣一, 小林 大祐, 保倉 明子, 宮坂 誠, 藪内 直明( 担当: 単著)

    東京電機大学出版局  2019年  ( ISBN:9784501631604

    CiNii

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

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学位論文 【 表示 / 非表示

  • 次世代リチウムイオン蓄電池用LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2の固体電気化学に関する研究

    藪内 直明

    2006年3月

    学位論文(博士)   単著  

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    リチウムイオン電池用新規リチウムインサーション材料としてコバルト・ニッケル・マンガン系3元系材料の研究を行った。コバルト・ニッケル・マンガン複合水酸化物を原料として用いることで、結晶性の高い単相試料の合成に初めて成功している。また、得られた試料について、X線結晶構造解析、X線吸収分光法、電子顕微鏡、第一原理計算を行うことで、詳細な結晶構造解析と充放電反応機構の解明に成功している。通常の層状材料では遷移金属イオンは3価の状態で存在することが一般的であるが、結晶構造と電子状態の解析の結果、ニッケルが2価、マンガンが4価として存在していることを明らかにしている。また、これらの結果は第一原理計算にも支持されている。さらに、得られた材料について詳細な電気化学的キャラクタリゼーションを行っており、コバルト系層状材料よりも大きな可逆容量を発現することを明らかにしており、現在ではこれらの材料は実電池にも利用されている。

論文 【 表示 / 非表示

  • Extended conjugated carbonyl-containing polymer as a negative electrode material for Na-ion batteries

    Sugawara Kazuki, Yabuuchi Naoaki, Miyasaka Makoto

    POLYMER JOURNAL   54 ( 9 )   1111 - 1118   2022年9月  [査読有り]

    DOI Web of Science

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   共著  

  • Unexpectedly Large Contribution of Oxygen to Charge Compensation Triggered by Structural Disordering: Detailed Experimental and Theoretical Study on a Li₃NbO₄–NiO Binary System

    福間 隆太朗, 原田 真帆, 趙 文文, 澤村 美穂, 野田 祐輔, 中山 将伸, 後藤 真人, 菅 大介, 島川 祐一, 米村 雅雄, 池田 直宏, 綿貫 竜太, 福山 小百合, 韓 貞姫, 福満 … 全著者表示

    ACS Central Science   8 ( 6 )   775 - 794   2022年6月

    CiNii Research

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)   共著  

    Dependence on lithium-ion batteries for automobile applications is rapidly increasing. The emerging use of anionic redox can boost the energy density of batteries, but the fundamental origin of anionic redox is still under debate. Moreover, to realize anionic redox, many reported electrode materials rely on manganese ions through π-type interactions with oxygen. Here, through a systematic experimental and theoretical study on a binary system of Li₃NbO₄–NiO, we demonstrate for the first time the unexpectedly large contribution of oxygen to charge compensation for electrochemical oxidation in Ni-based materials. In general, for Ni-based materials, e.g., LiNiO₂, charge compensation is achieved mainly by Ni oxidation, with a lower contribution from oxygen. In contrast, for Li₃NbO₄–NiO, oxygen-based charge compensation is triggered by structural disordering and σ-type interactions with nickel ions, which are associated with a unique environment for oxygen, i.e., a linear Ni–O–Ni configuration in the disordered system. Reversible anionic redox with a small hysteretic behavior was achieved for LiNi₂/₃Nb₁/₃O₂ with a cation-disordered Li/Ni arrangement. Further Li enrichment in the structure destabilizes anionic redox and leads to irreversible oxygen loss due to the disappearance of the linear Ni–O–Ni configuration and the formation of unstable Ni ions with high oxidation states. On the basis of these results, we discuss the possibility of using σ-type interactions for anionic redox to design advanced electrode materials for high-energy lithium-ion batteries.

  • Unexpectedly Large Contribution of Oxygen to Charge Compensation Triggered by Structural Disordering: Detailed Experimental and Theoretical Study on a Li3NbO4-NiO Binary System

    Fukuma Ryutaro, Harada Maho, Zhao Wenwen, Sawamura Miho, Noda Yusuke, Nakayama Masanobu, Goto Masat … 全著者表示

    ACS CENTRAL SCIENCE   8 ( 6 )   775 - 794   2022年5月  [査読有り]

    DOI Web of Science

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   共著  

  • Metastable and Nanosized Li1.2Nb0.2V0.6O2 for High-Energy Li-ion Batteries

    QI Ruijie, CAMPÉON Benoît D. L., KONUMA Itsuki, SATO Yoshihiko, KANEDA Yuko, KONDO Masashi, YABUUCH … 全著者表示

    Electrochemistry   90 ( 3 )   037005 - 037005   2022年3月  [査読有り]

    DOI Web of Science CiNii Research

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:公益社団法人 電気化学会   共著  

    <p>A Li-excess cation-disordered rocksalt oxide, Li<sub>1.2</sub>Nb<sub>0.2</sub>V<sub>0.6</sub>O<sub>2</sub>, with higher theoretical capacity than traditional stoichiometric and layered oxides, is synthesized and tested as positive electrode materials for battery applications. Although Li<sub>1.2</sub>Nb<sub>0.2</sub>V<sub>0.6</sub>O<sub>2</sub> cannot be synthesized by conventional calcination method, a single phase and metastable oxide is successfully synthesized by high-energy mechanical milling. Electrode performance of metastable and nanosized Li<sub>1.2</sub>Nb<sub>0.2</sub>V<sub>0.6</sub>O<sub>2</sub> is significantly improved by heat treatment at 600 °C. Heat treated Li<sub>1.2</sub>Nb<sub>0.2</sub>V<sub>0.6</sub>O<sub>2</sub> with a partial cation ordered layered structure delivers a high reversible specific capacity of 320 mAh g<sup>−1</sup> on the basis of highly reversible two-electron redox of V ions. Moreover, inferior cyclability originating from the dissolution of V ions is successfully improved by using concentrate electrolyte solution, and over 90 % capacity retention is achieved after 50 cycles. This finding opens a new way to design high-capacity metastable Li-excess oxides for advanced Li-ion batteries with higher energy density.</p>

  • Rational material design of Li-excess metal oxides with disordered rock salt structure

    Naoaki Yabuuchi

    Current Opinion in Electrochemistry   34   100978   2022年3月  [査読有り]  [招待有り]

    DOI Web of Science

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier   単著  

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総説・解説記事等 【 表示 / 非表示

  • Tunining cation migration

    Naoaki Yabuuchi

    Nature Materials   19   372 - 373   2020年2月  [査読有り]  [依頼有り]

    DOI

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   単著  

  • リチウムイオン電池の発展の歴史と将来展望

    藪内 直明

    PF NEWS   37   9 - 14   2020年2月  [査読有り]  [依頼有り]

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(大学・研究所紀要)   単著  

  • 酸化物イオンの電荷補償を利用する蓄電池用マンガン系高容量正極材料

    ケミカル・エンジニアリング   63 ( 9 )   676 - 682   2018年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(大学・研究所紀要)  

  • 酸化物イオンの電荷補償を利用するリチウムイオン電池用高容量正極材料

    固体物理   53 ( 6 )   51 - 58   2018年6月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(大学・研究所紀要)  

  • 特集 層状物質 「ナトリウムイオン電池用クロム・チタン系層状酸化物」

    日本セラミックス協会誌 セラミックス   53 ( 5 )   348 - 390   2018年

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(大学・研究所紀要)  

受賞 【 表示 / 非表示

  • Featured in the List of 2020 ANNUAL MOST CITED PAPERS, Ranked 1st, Electrochemistry

    2021年02月   THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY OF JAPAN   Crystal Structures and Electrode Performance of Alpha-NaFeO2 for Rechargeable Sodium Batteries  

    受賞者:Naoaki YABUUCHI, Hiroaki YOSHIDA, Shinichi KOMABA

  • Featured in the List of CONTINUOUSLY HIGHLY CITED PAPERS, Ranked 5th, Electrochemistry

    2021年02月   THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY OF JAPAN   Crystal Structures and Electrode Performance of Alpha-NaFeO2 for Rechargeable Sodium Batteries  

    受賞者:Naoaki YABUUCHI, Hiroaki YOSHIDA, Shinichi KOMABA

  • Global Star Award

    2019年01月   The American Ceramics Society, Engineering Ceramic Division  

    受賞者:藪内 直明

  • The Periodic Table of Younger Chemists (Niobium)

    2018年12月   International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)  

    受賞者:藪内 直明

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    https://iupac.org/100/pt-of-chemist/

  • Clarivate Analytics, Highly Cited Researchers

    2018年11月   Clarivate Analytics  

    受賞者:藪内 直明

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    https://hcr.clarivate.com/

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科研費(文科省・学振)獲得実績 【 表示 / 非表示

  • 格子の膨張収縮を生じない高濃度電荷蓄積を実現する高耐久性電極材料の創製

    研究課題/領域番号:21K18815  2021年7月 - 2023年3月

    挑戦的研究 (萌芽)

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

  • アニオンレドックスの可逆性を支配する原理解明と革新的蓄電池材料設計への応用

    研究課題/領域番号:21H04698  2021年4月 - 2027年3月

    科学研究費補助金  基盤研究(A)

    代表者:藪内直明

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    資金種別:競争的資金

  • 蓄電固体デバイスの創成に向けた界面イオンダイナミクスの科学

    研究課題/領域番号:19H05812  2019年6月 - 2024年3月

    科学研究費補助金  新学術領域研究

    代表者:入山恭寿

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    資金種別:競争的資金

  • 蓄電固体界面の機能開拓と界面新材料開発

    研究課題/領域番号:19H05816  2019年6月 - 2024年3月

    科学研究費補助金  新学術領域研究

    代表者:藪内直明

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    資金種別:競争的資金

  • ナノ構造制御による相変化抑制を実現する革新的インサーション材料の創製 研究課題

    研究課題/領域番号:19K22229  2019年6月 - 2021年3月

    科学研究費補助金  挑戦的萌芽研究

    代表者:藪内直明

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    資金種別:競争的資金

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その他競争的資金獲得・外部資金受入状況 【 表示 / 非表示

  • 水を基軸とする未踏蓄電機能材料の開拓

    研究課題/領域番号:JPMJCR21O6  2021年10月 - 2026年3月

    科学技術振興機構  CREST

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    担当区分:研究分担者

  • 表面改質を施したリチウム過剰系高容量正極材料の実証試験

    2019年10月 - 2020年9月

    科学技術振興機構  A-STEP機能検証フェーズ

    代表者:藪内直明

研究発表 【 表示 / 非表示

  • Nanostructured Li-excess High-capacity Electrode Materials for Li Storage Applications

    Naoaki Yabuuchi  [招待有り]

    46th International conference and exposition on advanced ceramics and composites (ICACC2022) 

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    開催年月日: 2022年1月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  • Metastable and Nanosized Materials for High-Capacity Positive Electrode Materials

    Naoaki Yabuuchi  [招待有り]

    6th International Conference on Advanced Eelectromaterials (ICAE 2021) 

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    開催年月日: 2021年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  • Nanostructured Electrode Materials for High Energy Li Batteries

    Naoaki Yabuuchi  [招待有り]

    International Workshop on Materials Science at Osaka Prefecture Univeristy 

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    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  • Materials design of Li-excess rocksalt oxides for Li storage applications

    Naoaki Yabuuchi  [招待有り]

    IBA 2021 Annual Meeting 

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    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  • Nanostructured High-Capacity Positive Electrode Materials for Li-Ion Batteries

    Naoaki Yabuuchi  [招待有り]

    240th ECS Meeting 

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    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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学会誌・論文誌編集等 【 表示 / 非表示

  • Electrochemisty

    2018年4月
    -
    2020月3日
     

  • 電気化学

    2018年4月
    -
    2020月3日
     

  • Science and Technology of Advanced Materials (STAM)

    Associate Editor 

    2017年7月
    -
    現在
     

共同・受託研究情報 【 表示 / 非表示

  • Panasonic

    企業等からの受託研究  

    研究期間: 2021年09月  -  2022年3月 

  • LG Japan

    企業等からの受託研究  

    研究期間: 2021年08月  -  2022年7月 

 

担当授業科目(学内) 【 表示 / 非表示

  • 2022年度   無機化学Ⅰ

    理工学部

  • 2022年度   蓄エネルギー工学

    理工学部

  • 2022年度   固体物性化学

    理工学部

  • 2022年度   固体化学

    大学院理工学府

  • 2022年度   化学・生命基礎演習A

    理工学部

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その他教育活動及び特記事項 【 表示 / 非表示

  • 2021年11月
     
     
    The ICAE 2021 Best Poster Award   (学生の学会賞等の受賞実績)

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    受賞者:松崎魁斗(横浜国立大学大学院理工学府 博士課程前期2年(受賞時)) 指導教員:藪内直明 教授 受賞論文:「Lithium-Excess Ruthenium Oxides as High-Capacity Positive Electrode Materials with Reversible Anionic Redox at Elevated Temperatures」 授与者:KIEEME (Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers) 受賞日:2021(R3)年11月25日

  • 2021年03月
     
     
    第88回電気化学会 優秀学生発表賞   (学生の学会賞等の受賞実績)

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    受賞者:菅野飛鳥(横浜国立大学理工学部4年) 指導教員:藪内直明 教授(他関係者:池内一成, 夏井竜一,日比野光宏,名倉健祐) 受賞論文:「準安定リチウム過剰型マンガン系酸フッ化物正極材料の研究」 授与者:公益社団法人 電気化学会、公益社団法人 電池技術委員会 受賞年月:2021(R3)年3月24日 https://www.ynu.ac.jp/hus/engk2/26249/detail.html

  • 2020年03月
     
     
    第87回電気化学会 優秀学生発表賞   (学生の学会賞等の受賞実績)

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    受賞者 小林朗生 発表題目 マンガン系ナトリウム過剰酸フッ化物材料の結晶構造及び電気化学特性

  • 2019年10月
     
     
    The Ceramics Society of Japan, PACRIM13 Best Poster Award (Session 20 Ceramics for Rechargeable Energy Storage)   (学生の学会賞等の受賞実績)

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    受賞者 Itsuki Konuma 発表題目 “Li2TiO3 – LiVO2 Binary Oxides as High Capacity Positive Electrode Material” 学会名 The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13) 受賞日:2019年10月29日

  • 2019年03月
     
     
    第86回電気化学会 優秀学生講演賞   (学生の学会賞等の受賞実績)

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    受賞者 小沼樹 発表題目リチウム過剰バナジウム化合物の合成と電気化学特性

 

委員歴 【 表示 / 非表示

  • 総務省消防庁「リチウムイオン蓄電池に係る火災予防上の安全対策に関する検討会」

    2022年03月 - 現在  委員

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    委員区分:政府 

  • 電気化学会普及委員会

    2022年03月 - 2024年2月  委員長

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    委員区分:学協会 

  • JST 戦略的創造研究推進事業 個人型研究 (さきがけ) 研究領域

    2022年02月 - 現在  領域アドバイザー

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    委員区分:政府 

  • Symposium Organizer of ICACC 2022

    2022年01月 - 2022年1月  Symposium Organizer of Session 6

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    委員区分:学協会 

  • Materials Research Meeting (MRM) 2021

    2021年12月  Lead organizer for Sympsium E-1

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    委員区分:学協会 

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社会活動(公開講座等) 【 表示 / 非表示

  • 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会講習会「SDGsに向けたクリーンエネルギー有機デバイスの最前線」

    役割:講師

    応用物理学会  2022年3月

  • 高安全、長寿命、高エネルギー密度の水系リチウムイオン電池の開発に成功

    役割:情報提供

    国立大学法人 横浜国立大学  横浜国立大学プレスリリース  2021年11月

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    対象: 大学生, 大学院生, 教育関係者, 研究者, 学術団体, 企業, メディア, その他

    種別:新聞・雑誌

    ▪横浜国立大学の藪内教授らの研究グループは、高い安全性と従来リチウムイオン電池と同等以上の長寿命を実現した。
    ▪プレスリリース(2021年11月23日掲載)の他、次の新聞等にも掲載された。
    (1)2021年11月23日 朝日新聞 記事
    (2)2021年11月25日 電波新聞
    (3)2021年11月26日 化学工業日報
    (4)2021年12月10日 科学新聞
    (5)2021年12月10日 日経産業新聞

  • 2021年度第2回電池製造技術分科会

    役割:講師

    一般社団法人日本粉体工業技術会  2021年11月

  • Niobium Technology for Clean Energy

    役割:講師

    The Embassy of Brazil in Tokyo, CBMM and Sojitz Corporation  2021年11月

  • 令和3年度第3回 iMATERIA 研究会「中性子回折で解明するセラミックスの機能」

    役割:講師

    茨城県中性子利用研究会  2021年10月

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メディア報道 【 表示 / 非表示

  • 「リチウム過剰」正極材を改良

    日経産業新聞  2022年6月

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    執筆者:本人以外 

  • 汎用材料で電池3割安く

    日経新聞  2022年6月

  • 「リチウム過剰」の電池正極材、高電圧でも安定動作

    日経産業新聞  2022年5月

  • 安全・長寿命で高エネ密度

    科学新聞  2021年12月

  • 安全性高いリチウムイオン電池

    日経産業新聞  2021年12月

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